stringtranslate.com

Контроллер заряда

Контроллер зарядки USB-порта.

Контроллер заряда , регулятор заряда или регулятор батареи ограничивает скорость, с которой электрический ток добавляется или выводится из электрических батарей, чтобы защитить от электрической перегрузки , перезарядки и может защитить от перенапряжения . [1] [2] Это предотвращает условия, которые снижают производительность или срок службы батареи и могут представлять угрозу безопасности. Он также может предотвратить полную разрядку («глубокую разрядку») батареи или выполнять контролируемые разряды, в зависимости от технологии батареи, для защиты срока службы батареи. [3] [4] Термины «контроллер заряда» или «регулятор заряда» могут относиться как к автономному устройству, так и к управляющей схеме, интегрированной в аккумуляторную батарею, устройство с питанием от батареи и/или зарядное устройство батареи . [5]

Автономные контроллеры заряда

Контроллеры заряда продаются потребителям как отдельные устройства, часто в сочетании с солнечными или ветровыми генераторами , для таких применений, как автофургоны , лодки и системы хранения аккумуляторов для дома вне сети . [1] В солнечных приложениях контроллеры заряда также могут называться солнечными регуляторами или контроллерами солнечного заряда. Некоторые контроллеры заряда / солнечные регуляторы имеют дополнительные функции, такие как отключение при низком напряжении (LVD), отдельная цепь, которая отключает нагрузку, когда батареи становятся чрезмерно разряженными (некоторые химические свойства батарей таковы, что чрезмерный разряд может испортить батарею). [6]

Контроллер последовательного заряда или последовательный регулятор отключает дальнейший ток в батареи, когда они полны. Контроллер шунтового заряда или шунтовый регулятор отводит избыточное электричество на вспомогательную или «шунтовую» нагрузку, такую ​​как электрический водонагреватель, когда батареи полны. [7]

Простые контроллеры заряда прекращают зарядку аккумулятора, когда они превышают установленный высокий уровень напряжения, и возобновляют зарядку, когда напряжение аккумулятора падает ниже этого уровня. Технологии широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и отслеживания максимальной точки мощности (MPPT) являются более сложными в электронном плане, регулируя скорость зарядки в зависимости от уровня заряда аккумулятора, чтобы обеспечить зарядку ближе к его максимальной емкости. [ необходима цитата ]

Контроллер заряда с возможностью MPPT освобождает проектировщика системы от необходимости тщательного согласования доступного напряжения PV с напряжением батареи. Можно достичь значительного повышения эффективности, особенно когда массив PV расположен на некотором расстоянии от батареи. Например, массив PV на 150 вольт, подключенный к контроллеру заряда MPPT, можно использовать для зарядки аккумулятора на 24 или 48 вольт. Более высокое напряжение массива означает более низкий ток массива, поэтому экономия на расходах на проводку может с лихвой окупить контроллер. [ необходима цитата ]

Контроллеры заряда также могут контролировать температуру аккумулятора, чтобы предотвратить перегрев. Некоторые системы контроллеров заряда также отображают данные, передают данные на удаленные дисплеи и регистрируют данные для отслеживания электрического потока с течением времени.

Интегрированная схема контроллера заряда

Схема, которая функционирует как контроллер регулятора заряда, может состоять из нескольких электрических компонентов или может быть заключена в одну микросхему, интегральную схему (ИС), обычно называемую ИС контроллера заряда или ИС управления зарядом. [3] [8]

Схемы контроллеров заряда используются для перезаряжаемых электронных устройств, таких как сотовые телефоны, ноутбуки, портативные аудиоплееры и источники бесперебойного питания, а также для более крупных аккумуляторных систем, используемых в электромобилях и орбитальных космических спутниках [9]

Протоколы зарядки

Из-за ограничений в токах, которые медные провода могли бы безопасно обрабатывать, были разработаны протоколы зарядки , позволяющие конечному устройству запрашивать повышенные напряжения для увеличения пропускной способности без увеличения нагрева в проводах. Затем поступающее напряжение преобразуется в оптимальное напряжение зарядки батареи внутри конечного устройства. [10]

Быстрая зарядка и экспресс-насос

Два наиболее широко используемых стандарта — Quick Charge от Qualcomm и Pump Express от MediaTek.

Версии Pump Express, Pump Express Plus и Pump Express Plus 2.0 2014 и 2015 годов отличаются тем, что передают запросы напряжения на зарядное устройство с помощью сигналов модуляции тока через основные линии питания USB ( VBUS ), а не через линии данных USB 2.0. [11]

Pump Express Plus поддерживает повышенные уровни напряжения 7, 9 и 12 вольт, тогда как в спецификации Quick Charge 2.0 отсутствует уровень 7 вольт. Уровень 20 вольт был добавлен в ревизии спецификации под названием «класс B». [12] [13]

Диапазон напряжения преемника Pump Express Plus 2.0 составляет от 5 до 20 вольт с шагом 0,5 вольта. Протокол Quick Charge 3.0 поддерживает более мелкие уровни напряжения с шагом 0,2 вольта и имеет более низкое минимальное напряжение около 3,3 вольта. Согласно PocketNow , Quick Charge 3.0 начинается с 3,2 вольт с 0,2 вольта между каждым шагом и доходит до 20 В (3,2 В, 3,4 В, 4,6 В, ..., 19,8 В, 20 В). [14] [15] [16] [17] Сайт "powerbankexpert.com" утверждает, что протокол имеет минимальное напряжение 3,6 вольта. [18]

Oppo VOOC и Huawei SuperCharge

Oppo VOOC , также известный как «Dash Charge» для дочерней компании « OnePlus », а также SuperCharge от Huawei, приняли встречный подход, увеличив зарядный ток. Поскольку напряжение, которое поступает на конечное устройство, соответствует оптимальному напряжению зарядки аккумулятора, преобразование внутри конечного устройства не требуется, что снижает там тепло. Однако, в отличие от протоколов зарядки, которые только повышают напряжение, более высокие токи будут производить больше тепла в медных проводах кабелей, что делает его несовместимым с существующими кабелями и требует специальных высоковольтных кабелей с более толстыми медными проводами. [19]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "Контроллеры заряда для автономных систем" (веб-страница), часть Руководства потребителя по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии , Министерство энергетики США. Получено 20 августа 2007 г.
  2. ^ Национальная ассоциация противопожарной защиты (2017). «Статья 100 Определения». NFPA 70 Национальный электротехнический кодекс . 1 Batterymarch Park, Quincy, Massachusetts 02169: NFPA . Получено 9 октября 2023 г. Контроллер заряда: оборудование, которое управляет постоянным напряжением или постоянным током, или и тем, и другим, и которое используется для зарядки аккумулятора или другого устройства хранения энергии.{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )
  3. ^ ab Резервная копия веб-архива: Браун, Дэвид. «Техническая статья: Варианты зарядки аккумуляторов для портативных устройств». (Коммерческий веб-сайт). Analogic Tech, 2006-07-01. Получено 2007-08-21.
  4. ^ "Патент США 5475294: Контроллер заряда для зарядного устройства аккумулятора". (Веб-сайт) Freepatentsonline.com. Получено 21 августа 2007 г.
  5. ↑ Резервная копия веб-архива: «Удаленная станция наблюдения, запись № F2040: Аннотация». [ нерабочая ссылка ] Конкурс дизайна Circuit Cellar Flash Innovation 2003, через circuitcellar.com. 2003. Получено 21.08.2007.
  6. ^ "Conergy Solar-Port доступен от Energy Matters" Архивировано 27.09.2007 в Wayback Machine (пресс-релиз). 23.07.2007. Получено 21.08.2007.
  7. ^ Данлоп, Джеймс П. «Батареи и управление зарядом в автономных фотоэлектрических системах: основы и применение» Национальные лаборатории Сандиа, Отдел применения фотоэлектрических систем, 15 января 1997 г. Получено 21 августа 2007 г.
  8. ^ "MAX712, MAX713 Контроллеры быстрой зарядки NiCd/NiMH аккумуляторов." (Технический паспорт). Maxim Integrated Products. 2002-06-21. Получено 2007-08-21.
  9. ↑ Гловер, Дэниел Р. (редактор: Эндрю Дж. Бутрика) «SP-4217 за пределами ионосферы: пятьдесят лет спутниковой связи, глава 6: экспериментальные спутники связи НАСА, 1958-1995». Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Отдел истории НАСА, 1997. Получено 21 августа 2007 г.
  10. ^ «Как работает быстрая зарядка? Сравнение всех стандартов | Digital Trends». Digital Trends . 1 июля 2021 г. . Получено 26 апреля 2022 г. .
  11. ^ MediaTek Pump Express Введение (2016)
  12. ^ «Что такое Qualcomm Quick Charge?». Эксперт по Power Bank . 18 января 2020 г. Получено 21 июля 2020 г.
  13. ^ "Qualcomm Quick Charge FAQs | Qualcomm". www.qualcomm.com . Адаптеры обоих классов A и B рассчитаны на 5, 9 и 12 вольт. Адаптеры класса B идут на шаг дальше, до 20 вольт.
  14. ^ Технические характеристики MediaTek Technology
  15. ^ Pump Express Plus — Технический документ MediaTek (апрель 2015 г.)
  16. ^ "Quick Charge 3.0 specs". Qualcomm. Архивировано из оригинала 2022-05-17 . Получено 2022-05-17 . Максимальное входное напряжение: 22 В
  17. ^ "Qualcomm Quick Charge 3.0: хорошее, плохое и злое". pocketnow.com . 22 сентября 2015 г. напряжение от 3,2 В до 20 В с шагом 200 мВ
  18. ^ «Что такое Qualcomm Quick Charge?». Эксперт по Power Bank . 18 января 2020 г. Получено 17 мая 2022 г.
  19. ^ "Быстрая зарядка, Dash Charge, VOOC und Co.: Schnellladetechniken im Vergleich - CURVED.de" . Изогнутый . 23 июня 2022 г. Проверено 26 апреля 2022 г.